便携式生理参数采集系统的研究及在儿童情感信息处理中的应用

摘要

情绪与情感在人类生活中起着重要的作用，它是人类自身生活和社会交往不可缺少的重要组成部分。随着认知科学的发展，越来越多的证据表明情绪是人脑的一项重要功能，是推理和判断过程中必不可少的一部分，并对学习、记忆和决策产生重要影响。正确理解情绪的作用原理将有利地推动个人健康与社会的和谐发展。然而，仅仅从心理学领域来研究情绪存在着许多困难。每个人的情绪都会受到环境、经历、性格等诸多因素影响，即使对于同一种刺激，每个人的表现也会存在较大的差异。虽然情绪是一种主观意识，但情绪状态的变化总会伴随一定的生理变化，从而使我们可以用一套客观的评价标准来研究情绪状态。通常，情绪变化对神经系统的影响表现在以下几个方面：面部表情、语音、动作与手势、生理指标(如心电，体温)等。 东南大学儿童情感实验室(BabyLab)(学习科学研究中心)在与我们合作开展的“生理参数与情绪状态”的研究项目中，通过记录伴随情绪发生的生理变化，如心电、血管收缩、皮肤电反应等活动，对儿童情绪状态与认知活动进行观察与研究，了解他们的发育水平和个体差异，帮助他们正确处理情感交流和智力发育过程中出现的问题。 为了让测试儿童处在一个相对自然的状态，使情绪识别结果的可信度更高，本文提出了“便携式/穿戴式”的概念，以及组建一个微型无线局域网的设计思路：本文的研究重点之一就是实现这个包括数据采集、数据分析以及数据综合的实验平台。现阶段，我们仅使用三类生理参数：心电、体温与皮肤电阻。 通过使用该平台，本文利用Fisher线性分类器，对基于生理参数的儿童情绪识别进行了初步的研究。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2情绪与情绪研究

1.2.1情绪定义及分类

1.2.2儿童情绪研究的背景及意义

1.3课题主要内容与论文组织结构

第二章信息融合与模式识别技术

2.1信息融合的基本理论

2.1.1信息融合理论的形成和发展

2.1.2信息融合的层次结构

2.1.3信息融合的功能模型及相应方法

2.1.4信息融合的体系结构

2.1.5信息融合的算法

2.2模式识别技术

2.2.1模式与模式识别

2.2.1模式识别系统

2.3模式识别与信息融合技术在本文中的应用

2.4本章小结

第三章生理参数采集系统

3.1系统的整体结构与组成

3.1.1系统使用环境

3.1.2系统结构

3.1.3工作流程

3.1.4功能扩展

3.2心电信号采集

3.2.1心电信号的基本特点

3.2.2心电放大器

3.3体温与皮肤电阻采集

3.3.1体温采集

3.3.2皮肤电阻采集

3.4本章小结

第四章数据传输与控制系统

4.1控制与传输电路

4.1.1主控电路

4.1.2射频单元电路

4.1.3 PCB设计

4.2通信协议与帧结构

4.2.1通信协议

4.2.2协议基本原理

4.2.3系统时钟与采样频率

4.2.4帧结构

4.2.4协议详解

4.3任务划分与中断服务

4.3.1操作系统

4.3.2 Server的任务与中断服务

4.3.3 Client的任务与中断服务

4.4系统调试与性能参数

4.4.1硬件调试

4.4.2软件调试

4.4.3系统性能参数

4.5本章小结

第五章特征选择与情绪识别

5.1平滑与降噪

5.2特征选择

5.3 Fisher线性判别

5.3.1 Fisher准则函数

5.3.2分类决策

5.4实验测试

5.4本章小结

第六章结论与展望

致谢

参考文献

附录